Расчет сечений ригеля-схватки и наслонных стропил не опирающихся на коньковый прогон
Расчетные размеры сечений пиломатериала (доски или бруса) пригодного для изготовления стропила и схватки
По расчету на изгиб, прогиб, сжатие, растяжение и скалывание требуются размеры сечений не менее:
a–a ×
1–1 ×
b–b ×
2–2 ×
3–3 ×
d–d ×
4–4 ×
e–e ×
5–5 × (Ригель-схватка)
Показать эффективность работы стропила с рассчитанными сечениями
| Напряженное состояние | Расчетные напряжения и прогиб | Предельно допустимые напряжения и прогиб | Прочность доски использована на |
|---|---|---|---|
| Сечение a–a | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 1–1 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение b–b | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 2–2 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение 3–3 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение d–d | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 4–4 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение e–e | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 5–5 (схватка) | |||
| Прогиб | |||
Стропила
Для изготовления ЛЕВОГО стропила подходит пиловочник (доска или брус), выбранный из сортамента ГОСТ 24454, сечением:
×
Для изготовления ПРАВОГО стропила подходит пиловочник (доска или брус), выбранный из сортамента ГОСТ 24454, сечением:
×
Показать эффективность работы стропил с сечением по сортаменту
| Напряженное состояние | Расчетные напряжения и прогиб | Предельно допустимые напряжения и прогиб | Прочность доски использована на |
|---|---|---|---|
| Сечение a–a | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 1–1 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение b–b | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 2–2 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение 3–3 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение d–d | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Сечение 4–4 | |||
| Прогиб, см | |||
| Сечение e–e | |||
| Скалывание, кг/см² | |||
| Примечание. Процент использования прочности вычисляется для досок подобранных по сортаменту. C одинаковым размером сечениий по всей длине досок, без учета вырезов для опорания на прогоны и мауэрлат. | |||
Расчет показал высоту сечения левого стропила превышающую ширину существующих досок. Изготовление пиломатериала шириной более 275 мм не предусмотрено ГОСТом.
Попробуйте:
◊ изменить толщину стропила;
◊ уменьшить шаг установки стропил;
◊ сделать индивидуальный заказ досок на лесопилке или использовать составные либо клееные пиломатериалы.
Расчет показал высоту сечения правого стропила превышающую ширину существующих досок. Изготовление пиломатериала шириной более 275 мм не предусмотрено ГОСТом.
Попробуйте:
◊ изменить толщину стропила;
◊ уменьшить шаг установки стропил;
◊ сделать индивидуальный заказ досок на лесопилке или использовать составные либо клееные пиломатериалы.
Расчет показал отрыв левого стропила на мауэрлате из-за большого превышения длинны верхнего пролета над длиной нижнего пролета.
Попробуйте:
◊ изменить расчетную схему уменьшением верхнего и увеличением нижнего пролета.
◊ оставить те же размеры пролетов, но при изготовлении стропильной системы закрепить низ стропила к мауэрлату и стене; при этом закрепление должно быть расчетным, а не конструктивным, выдерживающим ВЕРТИКАЛЬНУЮ отрывающую силу — .
Расчет показал отрыв правого стропила на мауэрлате из-за большого превышения длинны верхнего пролета над длиной нижнего пролета.
Попробуйте:
◊ изменить расчетную схему уменьшением верхнего и увеличением нижнего пролета.
◊ оставить те же размеры пролетов, но при изготовлении стропильной системы закрепить низ стропила к мауэрлату и стене; при этом закрепление должно быть расчетным, а не конструктивным, выдерживающим ВЕРТИКАЛЬНУЮ отрывающую силу — .
Расчет показал отрыв стропил друг от друга в коньке из-за большого превышения длинны нижних пролетов над длинами верхних пролетов.
Попробуйте:
◊ изменить расчетную схему уменьшением нижних и увеличением верхних пролетов.
◊ оставить те же размеры пролетов, но при изготовлении стропильной системы скрепить верх стропил; при этом закрепление должно быть расчетным, а не конструктивным, выдерживающим ВЕРТИКАЛЬНУЮ отрывающую силу — .
Схватка
Для изготовления СХВАТКИ подходит пиловочник (доска или брус), выбранный из сортамента ГОСТ 24454, сечением:
×
Для крепления схватки к стропиле подходят гвозди размером ×, в количестве на один узел. Срезающая сила действующая на узел — кг.
Показать эффективность работы схватки с сечением по сортаменту
| Напряженное состояние | Расчетное напряжение | Предельно допустимое напряжение | Прочность доски использована на |
|---|---|---|---|
| Сечение схватки | |||
| Прогиб | |||
Расчет показал высоту сечения ригеля-схватки превышающую ширину существующих досок. Изготовление пиломатериала шириной более 275 мм не предусмотрено ГОСТом.
Попробуйте:
◊ изменить толщину схватки;
◊ уменьшить шаг установки стропил;
◊ не нагружать схватку весом перекрытия (балки для перекрытия рассчитать отдельно и положить на прогоны рядом со схватками);
◊ сделать индивидуальный заказ досок на лесопилке или использовать составные либо клееные пиломатериалы.
Сжатая схвата при такой длине и размере сечения выгибается под нагрузкой.
Попробуйте:
◊ изменить размеры схватки;
◊ уменьшить шаг установки стропил;
◊ изменить размеры пролетов, чтобы схватка работала на растяжение.
Калькулятор рассчитал два размера досок: отдельно для левого и для правого стропила. Для унификации размеров обычно и левые и правые стропила делают одинакового сечения. Нужно выбирать доски большего сечения. Дальнейший расчет стропил делается в калькуляторах размеров. Высоту стропил нельзя делать меньше, чем получилось по расчету. Выбрать из сортамента доску с большей высотой сечения, чем показал расчет можно, меньше — нельзя. При проектировании и изготовлении стропил следите за глубиной опорных вырезов. Они не должны резать доски глубже расчетных сечений. Делать высоту над вырезом больше, чем указано для сечений a–a, b–b, d–d и e–e можно, меньше — нельзя. При этом размер вырезов в стропилах должен быть не меньше указанных на рисунке ниже.
Обычно размер опорных вырезов назначают конструктивно исходя из размеров сечения прогонов и мауэрлата так, чтобы глубина выреза получались больше, чем необходимый минимум из расчета на смятие и так, чтобы оставшаяся над вырезом высота была больше, чем необходимый минимум из расчета на скол. На практике очень часто глубину выреза делают равной 3/4 или 2/3 высоты стропила, что не является обязательным условием. Важно так подобрать размер выреза, чтобы стропило передало нагрузку на опору с наименьшим эксцентриситетом, не переломилось на опоре и не смяло ее. Иными словами, размер вырезов должен быть больше, чем показано на картинке внизу, а размер сечения над вырезами должен быть больше, чем показан для сечений над опорами.
Минимальная глубина опорных вырезов
Для изготовления схватки запрещается использование досок с сечением меньше расчетного.
Крепление схватки к стропилу производить гвоздями по расчету или более крупными, но с соблюдением правил забивки гвоздей, чтобы не расколоть древесину.
Шаг стропил
Шаг установки стропил (L) — это расстояние между осями стропил.
Особенность расчета ассиметричной крыши без конькового прогона
Этот калькулятор отличается от всех предшествующих тем, что расчёт геометрических параметров крыши ведётся от размеров внутренних чердачных помещений, а не от размеров крыши. Если вспомнить про вписанные и описанные окружности из курса школьной геометрии, то можно провести аналогию для калькуляторов этого сайта. В данном расчёте задаются размеры расположения чердачных конструкций или помещений, а калькулятор описывает над ними контур крыши — высчитает требуемую высоту конька и углы наклонов ската крыши. Во всех предыдущих калькуляторах производился другой расчёт — в крышу заданных размеров вписывались внутренние конструкции чердака.
Вторая особенность этого калькулятора — способность рассчитывать асимметричные крыши. Остановимся на этом подробнее. Расчёт несимметричных крыш не рассматривается ни в одном строительном учебнике, и они редко встречаются на практике. Однако это не означает, что их нет совсем, а поскольку они есть, то должен быть и инструмент расчёта сечений стропил для таких крыш. Расчёт несимметричных крыш, стропила которых опираются верхом на коньковый прогон, достаточно прост их можно рассчитать в калькуляторах на этом сайте. Например, нужно построить крышу, в которой стропила опираются верхом на коньковый прогон, но у этой крыши разные углы наклона скатов. Нужно открыть калькулятор, соответствующий расчётной схеме (с опорой стропил на промежуточные прогоны или подкосы) и сделать два расчёта для симметричных крыш сначала для одного угла наклона, затем — для другого. Когда у стропил есть опора в коньке они не давят друг на друга, по сути, это две односкатных крыши с разными уклонами скатов. Расчёт не вызывает затруднения. Когда у стропил нет опоры в коньке и они верхом опираются друг на друга, то каждое из стропил вмешивается в работу другого, сжимая его. Для расчёта сечения таких стропил и написан этот калькулятор.
Строительные Нормы и Правила рекомендуют учитывать направление преобладающего ветра и в соответствии с ним распределять нагрузку, действующую на крышу. Нагрузка с подветренной стороны должна быть выше, чем с наветренной. Ветер переносит снег с обдуваемого ската на необдуваемый, где он оседает. Эта особенность учтена в калькуляторах сбора нагрузок. Однако рекомендуется пренебречь направлением ветра и брать нагрузки по максимальному значению, то есть считать, что все скаты рассчитываемой крыши находятся с подветренной стороны. Скорее всего, вы не можете точно знать, как выглядит роза ветров в вашем регионе строительства, поэтому для расчёта берётся максимально возможная нагрузка.
Если разница в уклонах крыши невелика, то асимметричные крыши можно рассчитывать на одинаковую нагрузку, действующую на скаты. Если углы наклона сильно различаются, то на крутом скате снега будет меньше, чем на пологом. Он сползёт полностью или частично. Калькулятор позволяет рассчитывать сечение стропил несимметричных крыш на несимметричные нагрузки. Для получения численного значения нагрузки на скат нужно сделать два расчёта в калькуляторах сбора нагрузок. Сначала для одного потом для другого угла наклона скатов. Кстати, в калькуляторах для симметричных крыш тоже можно рассчитывать сечения стропил на несимметричные нагрузки. Нужно просто сделать два расчёта на разные значения нагрузок.
Итог всему сказанному выше. Для расчёта асимметричных крыш делается два расчёта, если стропила опираются на коньковый прогон в калькуляторах на других страницах сайта либо один расчёт в этом калькуляторе, когда у стропил нет опирания в коньке. Нагрузки при этом берутся по максимуму (без учёта розы ветров), но с учётом уклона скатов.
Методика расчёта сечений стропил в этом калькуляторе ничем не отличается от методики расчёта, показанной для симметричной схемы. Поэтому остановлюсь на описании только тех деталей расчёта, которые отличаются от ранее описанной схемы.
Калькулятор также как в схеме с симметричными стропилами рассчитывает каждое стропило отдельно. Каждое из стропил это двухпролетная неразрезная балка на трёх опорах. Две опоры — это мауэрлат и прогон под серединой стропил и третья опора — это вершина другого стропила. В коньковом узле нет прогона, поэтому стропила своей верхней частью опираются друг на друга. Левое стропило в коньке опирается на правое стропило и давит на него силой равной своей опорной реакции и наоборот правое стропило давит на левое с силой своей опорной реакции. Иными словами, сжимающая сила в одном стропиле равна опорной реакции другого стропила с учётом угла наклона стропил.
Определение величины опорных реакций, изгибающих моментов, прогибов в пролётах и срезающих сил на опорах неоднократно использовался и описывался в других калькуляторах сайта. В этом калькуляторе используется та же методика расчёта. Камнем преткновения расчёта ассиметричной крыши становятся сжимающие силы, возникающие в верхней части стропил. Они рождают распор (растягивающие силы), который перехватывается схваткой. В расчёте симметричных крыш не было никаких проблем — сжимающие в обоих стропилах, в левом и правом, равны. Их проекции на схватку — растягивающие схватку силы, также равны. Вся система находится в равновесии, но в асимметричной схеме все немного по-другому. Стропила, расположенные на разных по длине скатах, да ещё нагруженные разной по величине нагрузкой показывают опорные реакции в коньке не коррелирующийся друг с другом. Если объяснять проще, стропила расположенные на разных скатах асимметричной крыши легко рассчитываются отдельно друг от друга, но система становится неустойчивой, как только они связываются схваткой. Сжимающая на левом стропиле спроецированная на схватку не равна сжимающей от правого стропила спроецированной на схватку. То есть на разных концах схватки возникают разные по величине растягивающие. Система развалится, одно из стропил утащит другое? Да, развалится, если мы не учтём эту разницу между растягивающими силами и нет, если учтём. Попробуем мысленно представить себе весь процесс. Из-за разности в нагрузках одно из стропил, например правое, через схватку тянет на себя другое стропило, что будет происходить с левым стропилом при условии соблюдения равновесия? Это стропило сверху придавлено правым стропилом, а ниже его тянет схватка. Тянущая схватка сжимает стропило ещё больше. Если мы не учтём дополнительную силу, сжимающую стропило родившуюся от тянущей схватки, стропильная система потеряет равновесие. Если сечение стропила будет подобрано таким образом, что оно выдержит сжимающую от опирания на него соседнего стропила и сжимающую от схватки стропильная систем будет оставаться в равновесии.
Калькулятор при расчёте ассиметричных крыш без конькового прогона рассчитывает сжимающую силу не только от давления на него другого стропила в коньке, но и от давления на него схватки, расположенной ниже. Это, в общем-то, главное отличие расчёта ассиметричной схемы от симметричной.